RU212965U1

RU212965U1 - FOUNDATION STRUCTURE OF SHALLOW PLACE ON ADJUSTABLE BALL JOINTS

Info

Publication number: RU212965U1
Application number: RU2022110037U
Authority: RU
Inventors: Владлен Анатольевич Ильичёв; Николай Иванович Токар
Filing date: 2022-04-14
Publication date: 2022-08-16

Abstract

Полезная модель относится к строительству, а именно к конструкциям фундаментов зданий и сооружений, в частности путепроводов и эстакад, устраиваемых, в том числе, в условиях плотной застройки, повышенных динамических нагрузок, в сейсмоопасных районах и на грунтах, где возможна большая осадка в процессе эксплуатации. Технический результат – сокращение трудоемкости и материалоемкости производства работ, появление возможности регулирования высоты верхней опорной плиты с целью компенсации осадки фундамента в процессе эксплуатации, лучшее восприятие изгибающих и динамических нагрузок при сохранении высокой технологичности конструкции. В предварительно напряженном фундаменте мелкого заложения, образованном верхней опорной плитой, нижней опорной плитой, опирающейся на грунтовое основание, между нижней и верхней опорными плитами расположены гидродомкраты, которые соединены с плитами с помощью верхних и нижних шаровых опор, заделанных в опорные плиты, и напряжены с суммарным усилием, равным или несколько большим веса возводимого сооружения, с помощью дренажных трубок и регулирующего устройства золотникового типа. Для обеспечения жёсткости конструкции верхние опорные плиты объединены сборной рамной конструкцией. 3 ил.

The utility model relates to construction, namely to the structures of foundations of buildings and structures, in particular overpasses and flyovers, arranged, including in conditions of dense buildings, increased dynamic loads, in seismically hazardous areas and on soils where large settlements are possible during operation . EFFECT: reduction of labor intensity and material consumption of work, the possibility of adjusting the height of the upper base plate in order to compensate for the settlement of the foundation during operation, better perception of bending and dynamic loads while maintaining high manufacturability of the structure. In a prestressed shallow foundation formed by an upper base plate, a lower base plate resting on the soil base, hydraulic jacks are located between the lower and upper base plates, which are connected to the plates by means of upper and lower ball bearings embedded in the base plates, and are stressed with with a total force equal to or slightly greater than the weight of the structure under construction, using drainage pipes and a spool-type control device. To ensure the rigidity of the structure, the upper base plates are combined with a prefabricated frame structure. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к строительству, а именно к конструкциям фундаментов зданий и сооружений, в частности путепроводов и эстакад, устраиваемых, в том числе, в условиях плотной застройки, повышенных динамических нагрузок, в сейсмоопасных районах и на грунтах, где возможна большая осадка в процессе эксплуатации.The utility model relates to construction, namely to the structures of foundations of buildings and structures, in particular overpasses and flyovers, arranged, including in conditions of dense buildings, increased dynamic loads, in seismically hazardous areas and on soils where large settlements are possible during operation .

Известен фундамент мелкого заложения на пучинистых грунтах патент (RU 2440461).Изобретение относится к области строительства и к конструкциям фундаментов, устраиваемых под здания и сооружения в сложных инженерно-геологических условиях, а именно при напластованиях слабых водонасыщенных грунтов большой мощности в условиях существующей плотной застройки, но может применяться при строительстве зданий и сооружений на оползневых склонах, а также в транспортном строительстве, как фундамент для эстакад и путепроводов при повышенных динамических нагрузках. Армирование производится укладкой или забивкой армирующих элементов в грунтовое основание. Армирующие элементы изготавливаются из различных материалов (геотекстиль, металл и т.п.). При надлежащей прочности на растяжение и хорошем сцеплении с грунтом армирующих элементов увеличивают несущую способность основания.A shallow foundation on heaving soils is known patent (RU 2440461). but it can be used in the construction of buildings and structures on landslide slopes, as well as in transport construction, as a foundation for overpasses and overpasses with increased dynamic loads. Reinforcement is carried out by laying or driving reinforcing elements into the soil base. Reinforcing elements are made from various materials (geotextile, metal, etc.). With proper tensile strength and good adhesion to the ground, the reinforcing elements increase the bearing capacity of the base.

Вместе с тем армирующие элементы выполняют только роль косвенной арматуры, их устройство требует больших трудозатрат и значительной материалоемкости.At the same time, reinforcing elements perform only the role of indirect reinforcement; their installation requires large labor costs and significant material consumption.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является патент на изобретение (RU 2464381). Фундамент образован фундаментной плитой с установленными на ней домкратами, к которым присоединены верхние концы грунтовых анкеров, а нижние концы тяг грунтовых анкеров заанкерены в опорной плите, предварительно изготовленной на оптимальной глубине в грунтовом основании под фундаментной плитой; при этом грунтовое основание предварительно, до возведения наземного сооружения, может быть сжато с помощью домкратов и грунтовых анкеров с суммарным усилием, равным или несколько большим веса наземного сооружения. Это позволяет минимизировать деформации грунтового основания в процессе строительства и эксплуатации наземного сооружения и полностью исключить деформации оснований и фундаментов близрасположенных зданий и сооружений; разрабатываемая конструкция фундамента также позволит сократить трудоемкость и материалоемкость за счет высокой технологичности конструкции.The closest in technical essence and the achieved result is a patent for an invention (RU 2464381). The foundation is formed by a foundation plate with jacks installed on it, to which the upper ends of the ground anchors are attached, and the lower ends of the ground anchor rods are anchored in the base plate, previously made at the optimal depth in the soil base under the foundation plate; in this case, the soil base can be compressed before the construction of the ground structure using jacks and ground anchors with a total force equal to or slightly greater than the weight of the ground structure. This makes it possible to minimize the deformation of the soil base during the construction and operation of the surface structure and completely eliminate the deformation of the bases and foundations of nearby buildings and structures; The design of the foundation under development will also reduce labor and material consumption due to the high manufacturability of the design.

К недостаткам данной конструкции следует отнести повышенную металлоёмкость и трудоемкость из-за использования грунтовых анкеров и относительно большую глубину котлована.The disadvantages of this design include increased metal consumption and labor intensity due to the use of ground anchors and a relatively large depth of the pit.

Задачей полезной модели является разработка конструкции фундамента, которая позволила бы минимизировать деформации грунтового основания в процессе строительства и эксплуатации наземного сооружения и полностью исключить деформации оснований и фундаментов близрасположенных зданий и сооружений, повысить сейсмостойкость, а также сократить трудоёмкость и материалоёмкость производства работ. Разрабатываемая конструкция фундамента, кроме того, позволит сократить трудоемкость и материалоемкость за счет отсутствия грунтовых анкеров, минимизации глубины котлована при сохранении высокой технологичности конструкции.The objective of the utility model is to develop a foundation design that would minimize the deformation of the soil base during the construction and operation of the surface structure and completely eliminate the deformation of the bases and foundations of nearby buildings and structures, increase seismic resistance, and reduce the labor and material intensity of work. The foundation design under development, in addition, will reduce labor and material consumption due to the absence of ground anchors, minimizing the depth of the pit while maintaining high manufacturability of the structure.

Технический результат – сокращение трудоемкости и материалоемкости производства работ, появление возможности регулирования высоты верхней опорной плиты с целью компенсации осадки фундамента в процессе эксплуатации, лучшее восприятие изгибающих и динамических нагрузок при сохранении высокой технологичности конструкции.EFFECT: reduction of labor intensity and material consumption of work, the possibility of adjusting the height of the upper base plate in order to compensate for the settlement of the foundation during operation, better perception of bending and dynamic loads while maintaining high manufacturability of the structure.

По сравнению с прототипом в предложенной конструкции отсутствуют грунтовые анкера, нет необходимости устройства глубокого котлована для устройства стены в грунте и осуществления монолитного трудоёмкого бетонирования, имеется возможность регулирования высоты верхней опорной плиты с целью компенсации осадки фундамента в процессе эксплуатации, а также конструкция лучше воспринимает изгибающие моменты из-за наличия шаровых опор.Compared to the prototype, the proposed design lacks ground anchors, there is no need for a deep pit for building a wall in the ground and for monolithic labor-intensive concreting, it is possible to adjust the height of the upper base plate in order to compensate for the settlement of the foundation during operation, and the design also perceives bending moments better due to the presence of ball bearings.

Это достигается тем, что в предварительно напряженном фундаменте мелкого заложения, образованном верхней опорной плитой, нижней опорной плитой, опирающейся на грунтовым основание, между нижней и верхней опорными плитами расположены гидродомкраты, которые соединены с плитами с помощью верхних и нижних шаровых опор, заделанных в опорные плиты, и напряжены с суммарным усилием, равным или несколько большим веса возводимого сооружения, с помощью дренажных трубок и регулирующего устройства золотникового типа. Для обеспечения жёсткости конструкции верхние опорные плиты объединены сборной рамной конструкцией.This is achieved by the fact that in a prestressed shallow foundation formed by an upper base plate, a lower base plate resting on the soil base, hydraulic jacks are located between the lower and upper base plates, which are connected to the plates by means of upper and lower ball bearings embedded in the base slabs, and stressed with a total force equal to or slightly greater than the weight of the structure being erected, using drainage pipes and a spool-type control device. To ensure the rigidity of the structure, the upper base plates are combined with a prefabricated frame structure.

Эффективность строительства фундамента повышается за счёт меньшей материалоёмкости и трудоёмкости из-за отсутствия грунтовых анкеров, необходимости устройства глубокого котлована для устройства стены в грунте и монолитного трудоёмкого бетонирования, а надёжность эксплуатации зданий и сооружений повышается за счёт возможности регулирования высоты верхней опорной плиты с целью компенсации осадки фундамента в процессе эксплуатации, а также лучшего восприятия изгибающих моментов из-за наличия шаровых опор.The efficiency of foundation construction is increased due to lower material and labor intensity due to the lack of ground anchors, the need for a deep pit for building a wall in the ground and monolithic labor-intensive concreting, and the reliability of operation of buildings and structures is increased due to the possibility of adjusting the height of the upper base plate in order to compensate for settlement foundation during operation, as well as a better perception of bending moments due to the presence of ball bearings.

Конструкция фундамента поясняется схемами, где The design of the foundation is illustrated by diagrams, where

на фиг.1 показаны основные элементы предполагаемой конструкции: 1 – нижняя опорная плита; 2–гидродомкрат; 3 – нижняя шаровая опора; 4 – верхняя шаровая опора; 5 – дренажные трубки; 6 – регулирующее устройство золотникового типа;7 – верхняя опорная плита; figure 1 shows the main elements of the proposed design: 1 - lower base plate; 2-hydraulic jack; 3 - lower ball bearing; 4 - upper ball bearing; 5 - drainage tubes; 6 - spool-type control device; 7 - upper base plate;

на фиг. 2 показан вид фундаментного поля с объединяющей рамной конструкцией под здание и производственное сооружение; in fig. 2 shows a view of the foundation field with a unifying frame structure for the building and production facility;

на фиг. 3 показан вид фундаментного поля с объединяющей рамной конструкцией под транспортное сооружение.in fig. 3 shows a view of the foundation field with a unifying frame structure for a transport facility.

В проектное положение фундамент устанавливается следующим образом. The foundation is installed in the design position as follows.

На подготовленное грунтовое основание укладывается нижняя опорная плита 1, на которую устанавливаются гидродомкраты 2 с нижними шаровыми опорами 3 и верхними шаровыми опорами 4, далее устанавливаются дренажные трубки 5 для подачи масла в гидродомкраты 2 и регулирующее устройство золотникового типа 6 для регулирования давления масла; устанавливается верхняя опорная плита 7, которая объединяется поверху с другими опорными плитами в единую рамную конструкцию сборного типа (фиг. 2 и фиг. 3). Далее включают гидродомкраты 2, которые сжимают нижнюю опорную плиту 1 и фиксируют усилие, в результате грунтовое основание подвергается предварительному сжатию до возведения наземного сооружения.The lower base plate 1 is laid on the prepared soil base, on which hydraulic jacks 2 with lower ball bearings 3 and upper ball bearings 4 are installed, then drain pipes 5 are installed to supply oil to hydraulic jacks 2 and a spool-type control device 6 to control oil pressure; an upper base plate 7 is installed, which is combined on top with other base plates into a single prefabricated frame structure (Fig. 2 and Fig. 3). Next, hydraulic jacks 2 are turned on, which compress the lower base plate 1 and fix the force, as a result, the soil base is subjected to preliminary compression before the construction of the ground structure.

Усилие сжатия грунтового основания должно быть несколько больше веса наземного сооружения с учетом последующих пластических деформаций основания в процессе эксплуатации сооружения.The compression force of the soil foundation should be somewhat greater than the weight of the surface structure, taking into account subsequent plastic deformations of the foundation during the operation of the structure.

Таким образом, в отличие от ранее известных конструкций фундаментов, рассматриваемая конструкция позволит уменьшить или вообще исключить деформации зданий и сооружений в процессе строительства и при эксплуатации из-за неравномерных осадок грунтового основания, более того, с помощью установленных гидродомкратов возможно производить корректировку положения фундаментной плиты в процессе эксплуатации и установке балок и плит на верхнюю часть рамной конструкции, объединённой с верхними опорными плитами фундамента. Кроме того, поворот шаровых опор гидродомкратов позволит компенсировать действие изгибающих моментов и динамических нагрузок.Thus, unlike the previously known foundation designs, the considered design will reduce or completely eliminate the deformation of buildings and structures during construction and operation due to uneven subsidence of the soil base, moreover, using the installed hydraulic jacks, it is possible to adjust the position of the foundation slab in during operation and installation of beams and slabs on the upper part of the frame structure, combined with the upper support plates of the foundation. In addition, the rotation of the ball bearings of the hydraulic jacks will compensate for the effect of bending moments and dynamic loads.

Вследствие того, что под нижней опорной плитой грунтовое основание представляет собой предварительно напряженный объем, сейсмостойкость конструкции и устойчивость к восприятию динамических нагрузок будет значительно повышена.Due to the fact that the ground base is a prestressed volume under the lower base plate, the seismic resistance of the structure and the resistance to the perception of dynamic loads will be significantly increased.

Следует отметить, что предлагаемая конструкция обладает высокой технологичностью, так как она сборная, все элементы конструкции могут быть выполнены с использованием современных технологий с минимальными трудозатратами и относительно малой материалоемкостью. Такая конструкция позволяет использовать предлагаемый фундамент мелкого заложения как при строительстве зданий и производственных сооружений (фиг. 2), так и при строительстве транспортных сооружений, в частности путепроводов и эстакад (фиг. 3), а также в стеснённых условиях, так как возведение её безопасно для близлежащей застройки. It should be noted that the proposed design is highly manufacturable, since it is prefabricated, all structural elements can be made using modern technologies with minimal labor and relatively low material consumption. This design makes it possible to use the proposed shallow foundation both in the construction of buildings and industrial structures (Fig. 2), and in the construction of transport facilities, in particular overpasses and overpasses (Fig. 3), as well as in cramped conditions, since its construction is safe for nearby buildings.

Claims

1. A prestressed shallow foundation formed by an upper base plate, a lower base plate for resting on a soil base, characterized in that hydraulic jacks are located between the lower and upper base plates, which are connected to the plates using upper and lower ball bearings embedded in the base slabs and stressed with a total force that is equal to or slightly greater than the weight of the structure being erected, using drainage pipes and a spool-type control device.

2. A prestressed shallow foundation according to claim 1, characterized in that, to ensure the rigidity of the structure, the upper base plates are combined with a prefabricated frame structure.